材料力学

材料强度领域，也称为材料力学，通常是指计算结构构件（例如梁、柱和轴）中的应力和应变的各种方法。 用于预测结构在负载下的响应及其对各种失效模式的敏感性的方法考虑了材料的特性，例如屈服强度、极限强度、杨氏模量和泊松比。 此外，还考虑了机械元件的宏观特性（几何特性），例如其长度、宽度、厚度、边界约束和几何形状的突变（例如孔）。

在材料力学中，材料的强度是指它承受外加载荷而不失效或塑性变形的能力。 材料强度领域处理由于作用在材料上而产生的力和变形。 当这些力以单位为基础表示时，施加到机械构件的载荷会在构件内引起称为应力的内力。 作用在材料上的应力导致材料以各种方式变形，包括完全破坏材料。 当这些变形也置于单位基础上时，材料的变形称为应变。

必须计算机械构件内产生的应力和应变，以评估该构件的负载能力。 这需要对构件的几何形状、其约束、施加到构件的载荷以及构成构件的材料的特性进行完整描述。 施加的载荷可以是轴向的（拉伸或压缩）或旋转的（强度剪切）。 通过对构件的载荷和几何形状的完整描述，可以计算构件内任意点的应力状态和应变状态。 一旦知道构件内的应力和应变状态，就可以计算该构件的强度（承载能力）、变形（刚度质量）和稳定性（保持其原始配置的能力）。

然后可以将计算出的应力与构件强度的某些测量值（例如材料屈服强度或极限强度）进行比较。 可以将计算出的构件挠度与基于构件使用的挠度标准进行比较。 可以将计算出的构件屈曲载荷与施加的载荷进行比较。 计算出的构件刚度和质量分布可用于计算构件的动态响应，然后与将使用构件的声学环境进行比较。

材料强度是指工程应力-应变曲线（屈服应力）上的一个点，超过该点材料会经历变形，在移除载荷后变形不会完全逆转，因此，构件将产生xxx挠度。 材料的极限强度是指所达到的xxx应力值。 断裂强度是断裂时的应力值（最后记录的应力值）。

• 横向载荷——垂直于构件纵轴施加的力。 横向载荷导致构件弯曲并偏离其原始位置，内部拉伸和压缩应变伴随着构件曲率的变化。 横向载荷还会引起剪切力，从而导致材料的剪切变形并增加构件的横向挠度。
• 轴向载荷 – 施加的力与构件的纵轴共线。 这些力导致该成员拉伸或缩短。
• 扭转载荷 – 由作用在平行平面上的一对外部施加的相等且方向相反的力偶或由施加到一端固定防止旋转的构件的单个外部力偶引起的扭转作用。

单轴应力表示为

σ = F A {displaystyle sigma ={frac {F}{A}}}

其中 F 是作用在面积 A [m2] 上的力 [N]。 该区域可以是未变形区域或变形区域，具体取决于感兴趣的是工程应力还是真实应力。

• 压缩应力（或压缩）是由施加的载荷引起的应力状态，该载荷会沿着施加载荷的轴减小材料（压缩构件）的长度，换句话说，它是一种应力状态 导致材料的挤压。 一个简单的压缩案例是单轴压缩